石墨纳米笼的表面改性研究+文献综述(3)
1.2.2 碳包铁纳米颗粒的形成机理
碳包铁纳米颗粒形成机理的研究是其制备研究的重要组成部分，只有对其生长机理有了清楚认识，才能在制备过程中有目的地控制其结构，由此达到调变产品性能的目的。羰基铁熔点为 252.5K，沸点为376K，易挥发，受热后易分解为Fe和CO。对于本次实验所需的原材料样品,其方案是先将40毫升羰基铁溶解在80毫升的二硫化碳中，然后用泵在60毫升/小时的速率下将溶液喷入石英管式炉中。炉温设定为800℃，用氮气作为稀释气体(N2流动速度:80 L / h)。喷洒溶液的热裂解后,铁包铁纳米颗粒形成。
1.3 碳纳米材料的应用前景
碳纳米技术在生活中有很多的应用，随着科学家研究的深入，碳纳米技术的衍生物给人们带来的经济和生活价值也越来越多。
(1) 比如将碳纳米技术应用于生物传感器中。与无序地把CNTs固定在电极表面相比，纳米阵列电极结构特殊，它以多根纳米线或纳米管矗立在电极及流体表面，具有很大的比表面积，对活性物质反应灵敏，既可用于微量物质的检测，又适合于大电流充放电的电化学体系，是以其在电化学电容器、电化学电源和电化学传感器等方面展示了良好的应用前景，相关研究越来越引起人们的重视。
科学家们首先从单壁碳纳米管入手，其中最先提出将氧化切割后的单壁碳纳
米管自组装到电极表面固定蛋白，这里碳纳米管起到有序的分子线的作用从而促
进电子在电极与蛋白之间的传递。Willner等[1]也研究过将氧化还原性酶用化学方法固定到自组装在金电极表面的直立单壁碳纳米管顶端。Lin等[2]在电极表面定向生长CNTs超微电极阵列，由于电极与电极之间
为了构建碳纳米管阵列电极，Dai等[1-3]用很多技术将碳纳米管阵列转移到不同基底上，这将对碳纳米管阵列应用到电极上提供必要条件。Dai等提出一种简单且有效的活化碳纳米管的方法一等离子处理。通过等离子处理后，碳纳米管端部带上醛基，与氨基葡聚糖反应后得到亲水的碳纳米管表面，进一步可以应用于生物分子的检测。Ren等[9]通过缩合反应将葡萄糖氧化酶固定到碳纳米管阵列端部进行葡萄糖的检测，结果发现此方法具有较高选择性，抗干扰能力强的距离大于扩散层的半径，所得电极具有超微电极的性质。
由于碳纳米管阵列独特的电学性质可以提高测定的灵敏度，从而制成化学以及生物传感器，有望实现酶的直接电化学。在铂基体电极上垂直生长多壁碳纳米管阵列，其远离铂电极的一端，经过酸处理或者空气氧化处理后，在葡萄糖酶液中吸附，葡萄糖氧化酶嵌入碳纳米管阵列中，碳纳米管既是酶的固定载体，又可以将电子转移给铂电极，有望发展为第三代生物传感器。
(2) 还有碳纳米管在超级电容器中也扮演着越来越重要的角色，其在超级电容器中的应用受到了科学界广泛的关注。因为碳纳米管具有类似石墨的化学键，结晶度高，导电性好，呈准一文电子结构，所以有大量离域电子可沿管壁朝一个方向移动，因而能携带高电流。碳纳米管的另一个重要特点是具有独特的中空管腔结构呈交织网状分布，且微孔大小可通过合成工艺加以控制。由于碳纳米管具有大的比表面积，合适的孔结构和高导电性，被认为是超级电容器的理想电极材料。
Niu等[2]首先报道了用烃类催化热解法制得的相互缠绕的CNTs制成薄膜电极，并测得了其用作ECS电极材料的性能。他们制得的CNTs管径多集中在 8nm左右，比表面积为430 m2/g，用HNO3处理后，过滤、洗涤、干燥，最后组装成单一电容器，以38(wt)%的H2SO4为电解液，在0.001~100Hz的不同频率下，比电容量达到49~113 F/g，功率密度大于8 kw/kg，CNTs电极片的电阻率为116×10-28 cm，其等效阻抗(ESR)为0.0948。马仁志等[11,12]将乙炔/氢混合气在高温下用Ni催化裂解制得CNTs，经HNO3纯化后，用不同工艺制成CNTs固体电极，在38(wt)%的H2SO4中得到比电容量为15~25 F/cm-3，高温热压纯化CNTs或采用粘结剂压制成型的固体电极经化学处理后，体积比电容量可达107 F/cm-3。